鈉與水反應(yīng)組合實驗創(chuàng)新設(shè)計

張　敏　李勝榮　熊言林（丹陽高級中學(xué)　江蘇丹陽　300；安徽師范大學(xué)　安徽蕪湖　4000）

鈉與水反應(yīng)組合實驗創(chuàng)新設(shè)計

張敏1*通訊聯(lián)系人，E－mail：zhang＿min3288＠sina．com李勝榮1熊言林2
（1丹陽高級中學(xué)江蘇丹陽212300；2安徽師范大學(xué)安徽蕪湖241000）

摘要：文章嘗試對鈉與水反應(yīng)組合實驗進行創(chuàng)新設(shè)計，將反應(yīng)與氣體的制取、收集、貯存、噴泉、產(chǎn)物驗證等實驗巧妙地組合成一個完整的體系，方案科學(xué)合理，裝置簡單，操作方便、安全，經(jīng)多次演示，實驗效果較好。

關(guān)鍵詞：金屬鈉；噴泉；組合實驗；綠色化學(xué)

中圖分類號：

文章編號：1008-0546（2015）01-0096-02G633．8

文獻標(biāo)識碼：B

doi：10.3969／j．issn．1008－0546．2015．01．037

一、問題的提出與解決

鈉與水反應(yīng)制取氫氣的實驗是高中化學(xué)中的一個重要實驗，它既有教師演示實驗，又有學(xué)生分組實驗。現(xiàn)行三套新課程高中化學(xué)教材中的實驗裝置［1－3］，都是將鈉直接投入盛水的燒杯中，這樣的操作雖然簡便，但由于反應(yīng)劇烈，易造成堿液濺出，故存在極大的安全隱患，不利于分組實驗的開設(shè)。同時該實驗裝置無法收集和檢驗生成的氣體產(chǎn)物，實驗結(jié)論缺乏說服力。

鑒于此，筆者在研究過程中綜合考慮了實驗現(xiàn)象的鮮明性、重復(fù)性和趣味性等相關(guān)因素，嘗試對相關(guān)實驗方案進行如下科學(xué)整合：將鈉跟水反應(yīng)形成噴泉實驗、反應(yīng)產(chǎn)物的檢驗實驗和氫氣燃燒實驗巧妙地組合，形成如圖1所示實驗裝置。

圖1　Na與H2O反應(yīng)組合實驗裝置

改進操作：使用雙孔橡皮塞、玻璃導(dǎo)管將廣口瓶（250 mL）和剪開底部倒置的礦泉水瓶連接，廣口瓶作為反應(yīng)裝置和貯氣裝置，剪開底部的倒置礦泉水瓶作為貯液裝置。反應(yīng)始，通過尖嘴玻璃導(dǎo)管的插入形成噴泉，反應(yīng)完畢抽出尖嘴玻璃導(dǎo)管（尖嘴玻璃導(dǎo)管可稍長，以避免抽出時手接觸到堿液），可實現(xiàn)自由排出廣口瓶中貯氣。在雙孔橡皮塞下端固定一根細(xì)針，便于固定金屬鈉，使用注射器（20 mL）快速注入蒸餾水，可使金屬鈉與水接觸反應(yīng)并避免在廣口瓶中混入空氣。另用橡皮導(dǎo)管（帶止水夾）、玻璃導(dǎo)管將雙孔橡皮塞與注射器針頭相連，作為可控制燃燒裝置。

二、實驗步驟

（1）檢查裝置氣密性，向廣口瓶中注入蒸餾水至距離瓶口2～3 cm處，并滴加幾滴酚酞溶液。

（2）取金屬鈉的質(zhì)量約0．4 g（為確保實驗安全，形成噴泉時以排出200 mL溶液為宜，2Na＋2H2O＝2NaOH＋H2↑，23×2×200×10－3／22．4＝0．4 g）、用濾紙吸干表面煤油、小刀去膜，然后用固定在雙孔橡皮塞上的細(xì)針將金屬鈉扎起，連接裝置（裝置I）。

（3）打開裝置II中止水夾a，迅速將注射器中的蒸餾水注滿廣口瓶，立即關(guān)閉止水夾a，使金屬鈉與水接觸反應(yīng)形成噴泉（裝置III）。

（4）待反應(yīng)結(jié)束后，打開礦泉水瓶底蓋，抽出裝置III中上端尖嘴玻璃管，開啟止水夾a，用酒精燈在針尖處點燃?xì)錃猓ㄑb置IV）。

三、實驗現(xiàn)象及解釋

鈉與水反應(yīng)組合實驗現(xiàn)象及解釋［4］，見表1。

表1　鈉與水反應(yīng)組合實驗

四、實驗結(jié)論

滴有酚酞的水溶液變紅，說明有堿性物質(zhì)生成，根據(jù)參與反應(yīng)的物質(zhì)所含元素種類分析為NaOH。發(fā)生反應(yīng)形成噴泉，證明有氣體生成，根據(jù)化學(xué)反應(yīng)前后元素化合價“有升必有降規(guī)律”：

反應(yīng)方程式應(yīng)為：2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑

五、實驗設(shè)計優(yōu)點

（1）鈉與水反應(yīng)組合實驗現(xiàn)象明顯、易觀察、趣味性強，具有啟迪性和探究性。

（2）在鈉與水反應(yīng)組合實驗中，將反應(yīng)與氣體的制取、收集、貯存、噴泉、產(chǎn)物驗證等實驗巧妙地組合成一個完整的體系，方案科學(xué)合理，裝置簡單，操作方便、安全，可重復(fù)使用，有利于促進中學(xué)化學(xué)課堂探究式教學(xué)的開展。

（3）本文所涉裝置精巧，取材容易，便于自制，例如對礦泉水瓶、注射器的再利用，變“廢”為“寶”，體現(xiàn)綠色化學(xué)理念［6］。

參考文獻

［1］王祖浩主編．普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書：化學(xué)1 ［M］．南京：江蘇教育出版社，2014：49－50

［2］宋心琦主編．普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書：化學(xué)1 ［M］．北京：人民教育出版社，2007：39－40

［3］王磊主編．普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書：化學(xué)1 ［M］．濟南：山東科學(xué)技術(shù)出版社，2014：10－11

［4］吳星主編．中學(xué)化學(xué)疑難辨析［M］．南京：江蘇教育出版社，2012：186－187

［5］向太平．檢驗鈉與水反應(yīng)產(chǎn)生的氣體演示實驗的改進［J］．化學(xué)教育，2006，（6）：56－57

［6］熊言林，張敏．氮元素正價變化組合實驗探究［J］．化學(xué)教育，2009，（5）：51－53